- Czym jest fotosynteza?
- Rodzaje fotosyntezy
- Charakterystyka fotosyntezy
- Równanie fotosyntezy
- Fazy fotosyntezy
- Znaczenie fotosyntezy
Wyjaśniamy, czym jest fotosynteza, jej charakterystyka, równanie i fazy. Ponadto, dlaczego jest to ważne dla ekosystemów na świecie.
Czym jest fotosynteza?
Fotosynteza to proces biochemiczny, w którym rośliny, algi i bakteria konwerter fotosyntetyczny materiał nieorganiczny (dwutlenek węgla i woda) w materiał organiczny (cukry), wykorzystując Energia pochodzący z światło słoneczne. To jest główny mechanizm odżywianie ze wszystkich organizmy autotroficzne które zawierają chlorofil, który jest niezbędnym pigmentem w procesie fotosyntezy.
Fotosynteza stanowi jeden z najważniejszych mechanizmów biochemicznych na planecie, ponieważ obejmuje produkcję organicznych składników odżywczych, które przechowują energia świetlna pochodzi z Słońce w innym molekuły przydatne (węglowodany). W rzeczywistości nazwa tego procesu pochodzi od greckich głosów Zdjęcie, „światło i synteza, „Skład”.
Po fotosyntezie zsyntetyzowane cząsteczki organiczne mogą być wykorzystane jako źródło energia chemiczna wspierać procesy życiowe, takie jak oddychanie komórkowe i inne reakcje, które są częścią metabolizm z żyjące istoty.
Do przeprowadzenia fotosyntezy niezbędna jest obecność chlorofilu, pigmentu wrażliwego na światło słoneczne, który nadaje roślinom i algom charakterystyczne zielone zabarwienie. Pigment ten znajduje się w chloroplastach, organellach komórkowych o różnych rozmiarach, które są typowe dla komórki warzywne, zwłaszcza komórki liściowe (liści). Chloroplasty zawierają zestaw białko Y enzymy które umożliwiają rozwój złożonych reakcji, które są częścią procesu fotosyntezy.
Proces fotosyntezy jest niezbędny dla ekosystem i dla życie jak je znamy, ponieważ umożliwia tworzenie i krążenie materii organicznej oraz wiązanie materii nieorganicznej. Ponadto podczas fotosyntezy tlenowej wytwarzany jest tlen, którego większość żywych istot potrzebuje do swojej produkcji. oddechowy.
Rodzaje fotosyntezy
Można wyróżnić dwa rodzaje fotosyntezy, w zależności od substancji wykorzystywanych przez organizm do przeprowadzenia reakcji:
- Fotosynteza tlenowa. Charakteryzuje się wykorzystaniem Woda (H2O) do redukcji dwutlenek węgla (CO2) zużyty. W tego typu fotosyntezie wytwarzane są nie tylko cukry użyteczne dla organizmu, ale także tlen (O2) jako produkt reakcji. Fotosyntezę tlenową przeprowadzają rośliny, glony i sinice.
- Fotosynteza anoksygenowa. Organizm nie zużywa wody do redukcji dwutlenku węgla (CO2), ale zamiast tego wykorzystuje światło słoneczne do rozkładania cząsteczek siarkowodoru (H2S) lub wodoru (H2). Ten rodzaj fotosyntezy nie wytwarza tlenu (O2), a zamiast tego uwalnia siarkę jako produkt reakcji. Fotosynteza anoksygenowa realizowana jest przez tzw. zielone i fioletowe bakterie siarkowe, które zawierają pigmenty fotosyntetyczne zgrupowane pod nazwą bakteriochlorofil, różniące się od chlorofilu roślin.
Charakterystyka fotosyntezy
W roślinach i algach fotosynteza zachodzi w organellach zwanych chloroplastami.
Ogólnie rzecz biorąc, fotosynteza charakteryzuje się następującymi cechami:
- Jest to biochemiczny proces wykorzystania światła słonecznego do otrzymywania związków organicznych, czyli synteza składników pokarmowych z nieorganicznych pierwiastków, takich jak woda (H2O) i dwutlenek węgla (CO2).
- Może być wykonywany przez różne organizmy autotroficzne, o ile posiadają barwniki fotosyntetyczne (najważniejszy jest chlorofil). Jest to proces odżywiania roślin (zarówno lądowych, jak i wodnych), alg, fitoplankton, bakterie fotosyntetyczne. Kilka Zwierząt są zdolne do fotosyntezy, w tym ślimaka morskiego Elysia chlorotica i salamandra plamista Ambystoma plamista (ten ostatni robi to dzięki symbioza z wodorostami).
- W roślinach i algach fotosynteza zachodzi w wyspecjalizowanych organellach zwanych chloroplastami, w których znajduje się chlorofil. Bakterie fotosyntetyczne również posiadają chlorofil (lub inne analogiczne pigmenty), ale nie zawierają chloroplastów.
- Istnieją dwa rodzaje fotosyntezy, w zależności od substancji użytej do wiązania węgla z dwutlenku węgla (CO2). Fotosynteza tlenowa wykorzystuje wodę (H2O) i wytwarza tlen (O2), który jest uwalniany do otaczającego środowiska. Fotosynteza anoksygeniczna wykorzystuje siarkowodór (H2S) lub gazowy wodór (H2) i nie wytwarza tlenu, ale zamiast tego uwalnia siarkę.
- Już od czasów starożytnej Grecji postulowano związek między światłem słonecznym a roślinami. Jednak postęp w badaniach i zrozumieniu fotosyntezy zaczął nabierać znaczenia dzięki wkładowi kolejnych naukowców z XVIII, XIX i XX wieku. Na przykład pierwszym, który zademonstrował wytwarzanie tlenu w roślinach był angielski duchowny Joseph Priestley (1732-1804), a pierwszym, który sformułował podstawowe równanie fotosyntezy, był niemiecki botanik Ferdinand Sachs (1832-1897). Później Biochemiczne Amerykański Melvin Calvin (1911-1997) wniósł kolejny ogromny wkład, wyjaśniając cykl Calvina (jedną z faz fotosyntezy), za który otrzymał Nagrodę Nobla za Chemia w 1961 roku.
Równanie fotosyntezy
Ogólne równanie fotosyntezy tlenowej jest następujące:
Prawidłowy sposób chemicznego sformułowania tego równania, czyli zbilansowanego równania dla tej reakcji, jest następujący:
Fazy fotosyntezy
Fotosynteza jako proces chemiczny zachodzi w dwóch różnych stadiach: etapie światła (lub światła) i etapu ciemności, tzw. ).
- Etap świetlny lub fotochemiczny. Podczas tej fazy wewnątrz rośliny zachodzą reakcje zależne od światła, to znaczy roślina wychwytuje energia słoneczna za pomocą chlorofilu i wykorzystuje go do produkcji ATP i NADPH. Wszystko zaczyna się, gdy cząsteczka chlorofilu wchodzi w kontakt z promieniowaniem słonecznym i elektrony jego zewnętrznych powłok jest wzbudzonych, co generuje łańcuch transportu elektronów (podobny do Elektryczność), który służy do syntezy ATP (trójfosforan adenozyny) i NADPH (fosforan dwunukleotydu nikotynowoadeninowego). Rozpad cząsteczki wody w procesie zwanym „fotolizą” umożliwia cząsteczce chlorofilu odzyskanie utraconego elektronu po wzbudzeniu (do przeprowadzenia fazy światła wymagane jest wzbudzenie kilku cząsteczek chlorofilu). W wyniku fotolizy dwóch cząsteczek wody powstaje cząsteczka tlenu, która jest uwalniana do atmosfera jako produkt uboczny tej fazy fotosyntezy.
- Scena ciemna lub syntetyczna. Podczas tej fazy, która ma miejsce w matrycy lub zrębie chloroplastów, roślina wykorzystuje dwutlenek węgla i wykorzystuje cząsteczki powstałe w poprzednim etapie (energia chemiczna) do syntezy Substancje substancje organiczne poprzez obwód bardzo złożonych reakcji chemicznych znanych jako Cykl Calvina-Bensona. Podczas tego cyklu i poprzez interwencję różnych enzymów, utworzonych wcześniej ATP i NADPH, z dwutlenku węgla, który roślina pobiera z atmosfery, syntetyzowana jest glukoza. Włączenie dwutlenku węgla do związki organiczny jest znany jako wiązanie węgla.
Znaczenie fotosyntezy
Fotosynteza jest ważnym i centralnym procesem w biosferze z wielu powodów. Pierwszym i najbardziej oczywistym jest to, że wytwarza tlen (O2), niezbędny gaz do oddychania zarówno w wodzie, jak iw wodzie. powietrze. Bez roślin większość żywych organizmów (w tym istota ludzka) po prostu nie mogli przeżyć.
Z drugiej strony, pochłaniając go z otaczającego środowiska, rośliny wiążą dwutlenek węgla (CO2), zamieniając go w materię organiczną. Ten gaz, który wydychamy podczas oddychania, jest potencjalnie toksyczny, jeśli nie jest utrzymywany w pewnych granicach.
Ponieważ rośliny wykorzystują dwutlenek węgla do tworzenia własnych jedzenie, spadek życia roślinnego na planecie wpływa na wzrost tego gazu w atmosferze, gdzie pełni on funkcję czynnika globalne ocieplenie. Na przykład CO2 działa jako gaz efekt cieplarniany, zapobiegając nadmiarowi ciepło która dociera do Ziemia promieniuje z atmosfery. Szacuje się, że każdego roku organizmy fotosyntetyczne wiążą jako substancje organiczne około 100 000 milionów ton węgla.